전해연마

전해연마(Electropolishing)는 금속 공작물에서 재료를 제거하는 전기화학 공정으로, 미세한 피크와 골짜기를 평평하게 하여 표면 거칠기를 줄이고 표면 마감을 개선한다.^[1] 전해연마는 전해가공과 비교되지만 분명히 다르다. 금속 부품을 연마, 부동태화, 그리고 디버링하는 데 사용된다. 흔히 전기도금의 역 과정으로 설명된다.

미세구조 준비에서 연마재 미세 연마 대신 사용될 수 있다.^[2]

메커니즘

일반적으로 공작물은 온도 제어된 전해질 욕조에 담겨 음극 역할을 한다. 음극에서는 환원 반응이 일어나는데, 이는 일반적으로 수소를 생성한다. 공작물 표면에 형성되는 미세한 수소 기포는 세정 작용을 발휘하여 부품을 세척하고 연마하는 데 사용될 수 있다. 전해연마에 사용되는 전해액은 대부분 황산과 인산의 혼합물과 같은 농축된 산 용액이다. 문헌에 보고된 다른 전해연마 전해액에는 과염소산과 아세트산 무수물의 혼합물(치명적인 폭발을 일으킨 바 있음) 및 황산의 메탄올 용액이 포함된다.^[3]

거친 표면을 전해연마하려면 표면 프로파일의 돌출된 부분이 움푹 들어간 부분보다 더 빨리 용해되어야 한다. 양극 평탄화라고 하는 이 과정은 표면 지형을 측정할 때 부정확한 분석의 대상이 될 수 있다.^[4] 전해연마 조건 하에서의 양극 용해는 모서리와 버(burr)의 전류 밀도 증가로 인해 금속 물체의 버를 제거한다. 가장 중요하게는 성공적인 전해연마는 확산 제한 정전류 평탄부에서 작동해야 하며, 이는 일정 온도 및 교반 조건 하에서 전압에 대한 전류 의존성(분극 곡선)을 따라야 달성된다.

이점

미학적으로 만족스러운 결과를 제공한다.
살균하기 쉬운 깨끗하고 매끄러운 표면을 만든다.
다른 연마 방법으로는 접근할 수 없는 영역도 연마할 수 있다.
부품 표면에서 소량의 재료(스테인리스강의 경우 일반적으로 깊이 20-40 마이크로미터)를 제거하는 동시에 작은 버 또는 높은 부분을 제거한다. 필요한 경우 부품의 크기를 줄이는 데 사용할 수 있다.
스테인리스강은 표면에서 철을 우선적으로 제거하고 크롬/니켈 함량을 높여 스테인리스강에 대한 가장 우수한 형태의 부동태화를 제공한다.
전해연마는 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 황동, 티타늄을 포함한 광범위한 금속에 사용할 수 있다.

적용 분야

작동 용이성과 불규칙한 모양의 물체를 연마하는 데 유용하기 때문에 전해연마는 반도체 생산에서 일반적인 공정이 되었다.

전해연마는 또한 공작물을 살균하는 데 사용될 수 있으므로 이 과정은 식품, 의료 및 제약 산업에서 필수적인 역할을 한다.^[5]

세탁기 드럼, 해양 선박 및 항공기 본체, 자동차와 같은 대형 금속 부품의 후처리에서 일반적으로 사용된다.

거의 모든 금속이 전해연마될 수 있지만, 가장 일반적으로 연마되는 금속은 300 및 400 시리즈 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 티타늄, 니켈 및 구리 합금이다.

초고진공(UHV) 구성 요소는 일반적으로 향상된 진공 압력, 아웃가싱 속도 및 펌핑 속도를 위해 더 매끄러운 표면을 갖도록 전해연마된다.

전해연마는 기계적 연마와 달리 표면층을 기계적으로 변형시키지 않으므로 투과 전자 현미경 및 원자 탐침 토모그래피^[6]를 위한 얇은 금속 샘플을 준비하는 데 일반적으로 사용된다.

표준

ISO.15730:2000 금속 및 기타 무기 코팅 - 스테인리스강의 평활화 및 부동태화 수단으로서의 전해연마
ASME BPE 생체 처리 장비 전해연마 표준
SEMI F19, 반도체 적용을 위한 전해연마 사양
ASTM B 912-02 (2008), 전해연마를 이용한 스테인리스강의 부동태화
ASTM E1558, 금속 조직 시편의 전해 연마를 위한 표준 지침

같이 보기

각주

↑ “Electropolishing | Britannica” (영어). 《www.britannica.com》. 2024년 10월 31일에 확인함.
↑ Vander Voort, G.F. ed. (2004) "Chemical and Electrolytic Polishing," ASM Handbook, Vol. 9: Metallography and Microstructures, ASM International, pp. 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2.
↑ “The "Then & Now" of Electropolishing” (PDF). 《Anopol Limited/Surface World》. 2014년 11월 7일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2017년 3월 20일에 확인함.
↑ “Surface Texture: Electroplishing and Ra” (PDF). 《Anopol Limited/British Stainless Steel Association》. 2017년 3월 20일에 확인함.
↑ Cutchin, Johnson H. Sr. (2015년 10월 27일). “Electropolishing applications and techniques”. 《The Fabricator》.
↑ F. Kelly, Thomas; K. Miller, Michael (2007). 《Atom probe tomography》. 《Review of Scientific Instruments》 78. 031101쪽. doi:10.1063/1.2709758. PMID 17411171.

[1] “Electropolishing | Britannica” (영어). 《www.britannica.com》. 2024년 10월 31일에 확인함.

[2] Vander Voort, G.F. ed. (2004) "Chemical and Electrolytic Polishing," ASM Handbook, Vol. 9: Metallography and Microstructures, ASM International, pp. 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2.

[3] “The "Then & Now" of Electropolishing” (PDF). 《Anopol Limited/Surface World》. 2014년 11월 7일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2017년 3월 20일에 확인함.

[4] “Surface Texture: Electroplishing and Ra” (PDF). 《Anopol Limited/British Stainless Steel Association》. 2017년 3월 20일에 확인함.

[5] Cutchin, Johnson H. Sr. (2015년 10월 27일). “Electropolishing applications and techniques”. 《The Fabricator》.

[6] F. Kelly, Thomas; K. Miller, Michael (2007). 《Atom probe tomography》. 《Review of Scientific Instruments》 78. 031101쪽. doi:10.1063/1.2709758. PMID 17411171.

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